18000KW高压电机软起装置故障浅析.docx

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18000KW高压电机软起装置故障浅析

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摘要：制氧空压机是铜冶炼企业中非常关键、重要的独生子设备，对它进行多方呵护是非常必要的，其高压电机软起的好坏对于制氧空压机的使用寿命影响很大，同时也会对企业的生产状况产生直接影响，本文通过引用紫金铜业有限公司16500KW制氧空压机高压电机软起装置故障，阐明现象、分析原因及处理办法。

关键词：大型装备、高压电机软起、晶闸管

引言：

当前，我国经济已经进入了一个新的发展阶段，大型企业和大型装备越来越多，大型电机的应用越来越多，大型电动机价格昂贵，在各行业的生产运行中起核心驱动作用，其起动装置的好坏将直接影响企业的生产状况，本文通过引用实际案例就高压电机软起装置故障，阐明现象、分析原因及处理办法。

一、现场情况的简要描述：

1、项目情况：

紫金铜业使用长沙奥拓自动化技术有限公司1套QB-H10/18000的中高压电动机固态软起动装置（带无功补偿装置）拖动1台上海电机厂生产的16500kW10Kv高压电机。此电机所带负载为1台CAMERON公司生产的空气压缩机。

2、问题过程描述：

2019年11月20日下午15时12分39秒制氧空压机在运行过程中出现DCS发命令使制氧机10kV电源进线922开关柜跳闸停机，但由于与软起装置并联运行的无功补偿装置没有及时分闸使得补偿电容器里的高压直流电通过放电线圈与软起装置同时放电，导致软起柜中零点采样用的电压互感器的熔断器损坏。更换此熔断器后上高压电进行第二次起动时，软起装置报B相晶闸管短路再次跳闸停机。经仔细检查发现B相从下往上数第二组开通电源正半波用的晶闸管阴阳极之间被击穿，其电阻值为0。如下图：（彩色为元件损坏部分）

二、问题分析：

（一）、零点采样用的电压互感器的熔断器损坏分析：

10kV电源进线柜跳闸停机时，与软起装置并联运行的无功补偿装置由于没有及时分闸使得补偿电容器里的高压直流电通过补偿柜里的放电线圈与软起装置同时放电。由上图可知，由于电压互感器PT1是挂在A相QF1的进线端与晶闸管的输出端，运行时跳闸后，QF1、QF2两台断路器是断开的，因此PT1没有形成电流回路，从而PT1的熔断器是不会损坏的。PT2、PT3形成了星型接法，有电流回路。对于直流电来说，电压互感器的高压侧线圈就如一根导线，阻抗很低，当高压直流电加在此线圈上必然会引起电压互感器熔断器（额定电流为1A）上出现瞬间大电流，而B相熔断器承受的电流是A、C相熔断器之和，从而首当其冲必然损坏，当B相熔断器损坏开路后A、C相熔断器的电流串联两台互感器的线圈，其通过的电流小了一倍，又加上补偿电容由于有放电线圈的存在，放电时间是很短的，其电流衰减的很快，此时通过A、C相熔断器上的电流已不足以达到损坏熔断器的程度。因此，就出现了只有B相零点采样电压互感器的熔断器损坏。

（二）、晶闸管损坏分析：

1、导致晶闸管损坏的条件：

晶闸管只有4个原因导致损坏：其一、断态和反向不重复峰值电压；其二、通态平均电流；其三、瞬间过电压，即dv/dt；其四、瞬间过电流，即di/dt。3900A/6500V的反向不重复峰值电压为6500V，通态平均电流为3940A，dv/dt为2000V/us，di/dt为250A/us。如下图：

2、出现晶闸管损坏工况的判断：

从现场实际工作情况来看，只有两种情况下会出现晶闸管的损坏：第一种，晶闸管是在头一次起动过程中损坏的；第二种，晶闸管是在运行过程中出现DCS发命令使10kV电源进线柜跳闸停机时，与软起装置并联运行的无功补偿装置由于没有及时分闸使得补偿电容器里的高压直流电通过补偿柜里的放电线圈与软起装置同时放电而损坏。

（1）、晶闸管是在头一次起动过程中损坏的分析：

从头一次起动的情况来看，起动过程是成功的，并且已旁路运行。起动过程中也没有出现异常情况。那么用排除法来进行分析：

①、瞬间过电流，即di/dt损坏晶闸管：

众所周知，电感是抑制电流跳变的，而电容是抑制电压跳变的，像16500kW这种大电机本身在起动过程中就是一个大电感，要达到250A/us级的di/dt是不可能的，因此di/dt损坏晶闸管的可能性也可排除（据长沙奥拓自动化技术有限公司反馈从事生产电动机软起产品20多年来，还没有出现过di/dt损坏晶闸管的情况）。

②、通态平均电流过大（即过流）损坏晶闸管：

从设计电流角度出发，晶闸管的额定电流为3940A，还加装了65kg左右的铝型材散热器，75秒之内1.5~2倍（1.5*3940=5910A，2*3900=7880A）的过载能力肯定没有问题，也就是说当电流在5910~7880A持续75S秒左右均没有问题。而实际的起动电流均3000A，其峰值电流也只有3000*1.414=4